李永金

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

1 項(xiàng)目概述

上海地鐵1 號線全長18.6 km，設(shè)站11 座，均為地下車站。工程施工區(qū)域?yàn)轱柡秃ね翆樱辜魪?qiáng)度、靈敏度、高度壓縮流變性均比較低。

2 地鐵車站深基坑特點(diǎn)

（1）施工規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多條線路換乘是地鐵車站必須要達(dá)到的要求，這時就會增大深基坑的施工規(guī)模，讓整體結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，還會延長施工工期。

（2）不確定因素較多。地鐵建設(shè)工作需要在城市內(nèi)部開展，深基坑施工會對供水、燃?xì)?、電力等很多地下管線產(chǎn)生影響，因此會出現(xiàn)較多影響施工的不確定因素。

（3）監(jiān)測難度較大。地鐵車站都在地下且具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，基坑深度較大且需要使用很多施工設(shè)備和儀器，監(jiān)測難度也會相應(yīng)增加。

3 地鐵車站軟土深基坑施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 挖掘技術(shù)

軟土地層是項(xiàng)目工程施工區(qū)域的主要地層。在挖掘軟土地基中的深基坑時，專門的駐站人員或負(fù)責(zé)車站工程的技術(shù)人員可在時空效應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，控制基坑挖掘支撐的每個施工段，包括其幾何尺寸、未配合支撐時擋墻部分的暴露時間等，確保所有的數(shù)值都符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并保證其在工程的設(shè)計(jì)允許限度之內(nèi)。

當(dāng)然，還要綜合考慮周邊的施工條件、維護(hù)墻體體系、地鐵車站基坑規(guī)模、幾何尺寸、地基加固等因素，并以此來選擇地鐵車站基坑分層分步、平衡、對稱開挖、支撐順序、支撐時間等，確保分層挖掘的時限、層數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)既被控制在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，又符合施工的具體設(shè)計(jì)要求。

在對地鐵車站的施工方案進(jìn)行初次設(shè)計(jì)時，技術(shù)人員就必須考慮車站端頭井，按照分層、分段挖掘的原則對各項(xiàng)施工步驟中的支撐單元進(jìn)行有效劃分，同時對每個挖掘單元的分層長度、支撐鋼板數(shù)量、開挖時間、支撐架設(shè)時間分別設(shè)置為5.8 m、2～7根、6.5～7.5 h、1.5～2.5 h。此外，還要注意控制車站范圍內(nèi)基坑挖掘的縱向縱坡度和臺階小坡，最好的標(biāo)準(zhǔn)為1/3 和1/1。為在最大程度上保證車站基坑臺階小坡的穩(wěn)定，在挖掘開始前，可將工程范圍內(nèi)的土層全部看成均質(zhì)土層，并以此為基礎(chǔ)通過穩(wěn)定數(shù)分析法對臺階小坡的穩(wěn)定性進(jìn)行確定。

考慮到周邊的交通、環(huán)境等因素會在一定程度上影響基坑挖掘作業(yè)，可借助單邊開挖方式對車站基坑進(jìn)行挖掘。分段挖掘示意如圖1 所示。

圖1 地鐵車站深基坑分段挖掘示意

具體的施工步驟為：

（1）在對地鐵車站基坑第一分層的第1、2 分塊進(jìn)行挖掘時，要按照從外向里的順序進(jìn)行，共需架設(shè)6 根支撐桿，總挖掘土方250 m3，分層高3 m。挖掘第3 分塊時，按照先中間三角區(qū)再中間拉槽的順序?qū)蓚€中間柱進(jìn)行挖設(shè)，需架設(shè)2 根立柱連系桿，總挖掘土方480 m3，分層高2 m。挖掘第4 分塊時，要借助兩臺挖掘機(jī)對槽兩側(cè)的土方進(jìn)行同步挖掘，需架設(shè)3 根鋼板支撐桿，總挖掘土方400 m3，分層高2 m。挖掘第5 分塊時，要按照從一側(cè)向另一側(cè)倒退挖掘的方式，在挖掘到第三根立柱樁后，先將6 根斜支撐桿設(shè)置在西北角后，再架設(shè)連系桿，總挖掘土方300 m3，分層高2 m。

（2）在對第二分層進(jìn)行挖掘時，要先完成中間三角區(qū)的挖掘，此階段不需要架設(shè)支撐桿，總挖掘土方450 m3，分層高3.5 m。隨后再對東北和東南兩個三角區(qū)進(jìn)行同步挖掘，兩個區(qū)域要分別架設(shè)5 根鋼支撐桿，兩個區(qū)域各挖掘土方580 m3。在后續(xù)其他區(qū)域土方的挖掘中，因?yàn)殚_挖量多且土方寬度大，此時可按照先中間再兩邊的原則進(jìn)行，但需在兩個立柱連桿之間架設(shè)4 道長支撐桿，以此降低維護(hù)結(jié)構(gòu)變形的概率。最后，讓挖掘機(jī)和地面長臂挖掘機(jī)相互配合，參照順鋼支撐方向從北向南推進(jìn)，但挖掘時需用上下交錯方式將6 根直鋼鋼板支撐桿設(shè)置在西南角位置[1-3]。

（3）在對第三、四、五分層進(jìn)行挖掘時，不僅要在前一個分層挖掘完之后進(jìn)行，還要主要吸收改進(jìn)前方分層挖掘時的方法和順序，確保后面分層挖掘的順利。有一點(diǎn)需要注意，在挖掘最后一個分層時，不需要架設(shè)任何連系桿和支撐桿，施工人員可直接挖掘至基底位置，但要在底部由人工完成清底抄平。此外，為有效減少基坑因隆起變形對工程帶來的影響，需要對基地進(jìn)行封閉作業(yè)，此種作業(yè)最好選擇厚度為22 cm 的C30 強(qiáng)混凝土。

3.2 支護(hù)方法

為實(shí)現(xiàn)各類支撐結(jié)構(gòu)支撐作用的最大化，施工人員要綜合施工內(nèi)容、影響因素、現(xiàn)場實(shí)際等，慎重且恰當(dāng)?shù)剡x擇支撐方式。因每個工程的施工場地都存在差異，有時鋼支撐節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造會受到場地限制，這時應(yīng)選擇受力直接、節(jié)點(diǎn)簡單的正交布置方式。但因基坑挖掘開始后存在車站整體再兩側(cè)土壓力差的作用下向西側(cè)發(fā)生位移的情況，因此，為保證后期投入運(yùn)行后的安全，在設(shè)計(jì)支撐標(biāo)高時，施工人員可考慮在基坑與運(yùn)輸線交界處，采用基坑圍護(hù)土壓力方法平衡車站主體結(jié)構(gòu)東西側(cè)的土壓力差。

3.3 施工監(jiān)測

按照分層挖掘原則，工程技術(shù)人員可在作業(yè)前將監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在每層和每個挖掘步驟中，在擋墻內(nèi)和建筑物周邊設(shè)置測斜管、空隙水壓計(jì)、精密水準(zhǔn)儀和測壓傳感器。通過在施工中使用上述方案，有效降低了基坑開挖中產(chǎn)生的形變。監(jiān)測結(jié)果顯示該車站維護(hù)墻體最大水平位移、基坑周邊房屋沉降值及管線沉降值分別為2.6 mm、6.5 mm、6.5 mm 時周邊環(huán)境穩(wěn)定。

4 地鐵車站軟土深基坑周邊建筑保護(hù)措施

4.1 跟蹤注漿保護(hù)

針對因軟土深基坑開挖卸載造成的維護(hù)墻體回彈隆起問題或產(chǎn)生的維護(hù)墻體變形損失等情況，施工期間可安排專人對施工過程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即上報(bào)并采取有效措施。一般情況下，想要進(jìn)行基坑注漿維護(hù)，設(shè)置注漿管時就必須將貼緊坑外，注漿時要注意分層和控制速度。此外，還要及時回填土塊，盡可能減少周邊建筑物出現(xiàn)位移、沉降的問題。一般而言，基坑都存在圍護(hù)墻體剛度欠缺和深度大的問題，因此在施工時，要考慮采用雙液分層注漿技術(shù)，增加被動區(qū)的抗變形和抗壓能力[4-6]。注漿保護(hù)如圖2 所示。

圖2 注漿保護(hù)

4.2 降水糾偏保護(hù)

工程整體的施工區(qū)域都是軟質(zhì)黏土底層，同時還存在含有薄層粉砂的問題，且該區(qū)域的地下水位普遍偏高。結(jié)合此現(xiàn)狀，在開始施工前，施工人員和技術(shù)人員要充分了解挖掘作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)和周圍環(huán)境，并結(jié)合得到的數(shù)據(jù)和信息，對施工時需要使用的支護(hù)方式和各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行最終確定。此外，還要在環(huán)境強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，采取可行的地基加固措施或進(jìn)行有效隔斷，最大程度地減少地層位移。還可在此基礎(chǔ)上，針對施工區(qū)域存在的降水沉降風(fēng)險(xiǎn)，利用降水糾偏技術(shù)，調(diào)整地下管線及鄰近建筑物區(qū)域內(nèi)地下水位。

5 結(jié)語

總而言之，施工復(fù)雜、時間長、支撐難度大是地鐵車站在進(jìn)行深基坑施工時普遍存在的問題，因此，在進(jìn)行此類或相似的施工時，施工人員要充分考慮現(xiàn)場實(shí)際，遵照分層、分布挖掘原則，利用時空效應(yīng)規(guī)律，對各模塊開挖厚度進(jìn)行合理設(shè)置，最終選擇合理、有效且恰當(dāng)?shù)闹畏绞?。?dāng)然，要以車站軟土深基坑的各類檢測數(shù)據(jù)為入手點(diǎn)，對施工范圍周圍的建筑采取合理的保護(hù)措施，保證施工安全及后期地鐵車站的穩(wěn)定運(yùn)行。